Spatial Variability of Physical and Chemical Properties of River Water in the Upper Parsęta Catchment During Rising Spring Flows

Andrzej Kostrzewski,

Zbigniew Zwoliński,

Małgorzata Mazurek,

Alfred Stach,

Anna Dmowska

Abstrakt

The paper discusses the spatial variability of the physical and chemical properties of river water in the upper Parsęta catchment (West Pomerania, Poland) during rising spring flows. Making use of data generated by 6 hydrochemical surveys, the studied waters were classified based on so-called fuzzy clustering methodology and attempts were made to interpret their spatial distribution. The obtained results show that during spring rising flows meteorological and hydrological conditions present in the period prior to sampling have a major impact on the water chemistry of the upper Parsęta catchment. These prior conditions significantly weaken the spatial variability of lithological and hydrogeological characteristics which is clearly perceptible in the case of low outflows.

Słowa kluczowe: Upper Parsęta catchment, spatial variability of physical and chemical properties of river water, hydrochemical classification, fuzzy-k-means
References

Bukowska-Jania E., Pulina M., 1997, Problemy hydrologiczne i hydrochemiczne w rejonie byłego poligonu Borne Sulinowo (Pomorze Zachodnie), [w:] E. Bukowska-Jania, M. Pulina (red.), Studia nad środowiskiem geograficznym Bornego Sulinowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 101–138.

Dmowska A., 2012a, Analiza środowiska geograficznego zlewni górnej Parsęty w oparciu o metody geoinformacyjne, Landform Analysis, 20, 21–30.

Dmowska A., 2012b, Uwarunkowania przestrzennej i czasowej zmienności właściwości fizykochemicznych wód powierzchniowych zlewni górnej Parsęty, Maszynopis niepublikowanej rozprawy doktorskiej, WNGiG UAM, Poznań.

Froehlich W., 1975, Dynamika transport fluwialnego w Kamienicy Nawojowskiej, Prace Geograficzne IG PAN, Warszawa, 114.

Froehlich W., 1982, Mechanizm transportu fluwialnego i dostawy zwietrzelin w górskiej zlewni fliszowej, Prace Geograficzne IGiPZ PAN, Warszawa, 143.

Gorsevski P.V., Gessler P.E., Jankowski P., 2003, Integrating a fuzzy k-means classification and a Bayesian approach for spatial prediction of landslide hazard, Journal of Geographical Systems, 5, 223–251.

Gorsevski P.V., Gessler P.E., Jankowski P., 2005, Spatial prediction of landslide hazard using fuzzy k-means and Dempster-Shafer theory, Transactions in GIS, 9 (4), 455–474.

Güler C., Thyne G.D., 2004, Delineation of hydrochemical facies distributions in a regional groundwater system by means of fuzzy c-means clustering, Water Resources Research, 40, W12503. DOI 10.1029/2004WR003299.

Hakamata T., Hirata T., Muraoka K., 1992, Evaluation of land use and river water quality of the Tsukuba mountains ecosystem, Japan, Catena, 19, 427−439. DOI 10.1016/0341−8162(92)90042−A.

Imeson A.C., 1973, Solute variations in small catchment stream, Transactions of the Institute of British Geographers, 60, 87–99.

Karczewski A., 1989, Morfogeneza strefy marginalnej fazy pomorskiej na obszarze lobu Parsęty w vistulianie (Pomorze Środkowe), Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań.

Kostrzewski A., Pulina M., 1992, Metody hydrochemiczne w geomorfologii dynamicznej – wprowadzenie, [w:] A. Kostrzewski, M. Pulina (red.), Metody hydrochemiczne w geomorfologii dynamicznej. Wybrane problemy, Prace Naukowe UŚ, 1254, 7–11, Katowice.

Kostrzewski A., Zwoliński Z., 1985, Chemical denudation rate in the upper Parsęta catchment, Western Pomerania: Research methods and preliminary results, Questiones Geographicae, Special Issue, 1, 121–138.

Kostrzewski A., Zwoliński Z., 1990, Denudacja chemiczna i mechaniczna w zlewni górnej Parsęty w roku hydrologicznym 1986, Dokumentacja Geograficzna, 1, 13–30.

Kostrzewski A., Zwoliński Z., 1992a, Denudacja chemiczna w zlewniach młodoglacjalnych: zlewnia górnej Parsęty, rok hydrologiczny 1987, [w:] A. Kostrzewski, M. Pulina (red.), Metody hydrochemiczne w geomorfologii dynamicznej. Wybrane problemy, Prace Naukowe UŚ, 1254,  106–126, Katowice.

Kostrzewski A., Zwoliński Z., 1992b, Udział denudacji chemicznej i mechanicznej we współczesnym systemie geomorficznym górnej Parsęty (Pomorze Zachodnie), [w:] A. Kotarba (red.), System denudacyjny Polski, Prace Geograficzne IGiPZ PAN, 155, 11–45.

Kostrzewski A., Mazurek M., Zwoliński Z., 1993, Sezonowa zmienność składu chemicznego wód górnej Parsęty (Pomorze Zachodnie) jako odzwierciedlenie funkcjonowania systemu zlewni, [w] A. Kostrzewski (red.), Geoekosystem obszarów nizinnych, Komitet Naukowy przy Prezydium PAN „Człowiek i Środowisko”, Zeszyty Naukowe, 6, 79–99.

Kostrzewski A., Mazurek M., Zwoliński Z., 1994, Dynamika transportu fluwialnego górnej Parsęty jako odbicie funkcjonowania systemu zlewni, Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.

Kostrzewski A., Mazurek M., Zwoliński Z., 1997, Sources of material supply and nature of fluvial transport in postglacial agricultural-forested catchment (The upper Parsęta river, Poland), Landform Analysis, 1, 19–31.

Krawczyk W.E., 1992, Metody terenowej analityki wód krasowych, [w:] A. Kostrzewski, M. Pulina (red.), Metody hydrochemiczne w geomorfologii dynamicznej. Wybrane problemy, Prace Naukowe UŚ, 1254, Katowice, 65–83.

Lagacherie P., Cazemier D.R., van Gaans P.F.M., Burrough P.A., 1997, Fuzzy k-means clustering of fields in an elementary catchment and exploration to a larger area, Geoderma 77, 197–216.

Markowicz M., Pulina M., 1979, Ilościowa półmikroanaliza chemiczna wód w obszarach krasu węglanowego, Prace Naukowe UŚ, 289.

Mazurek M., 1998, Spatial patterns in the solute content of surface waters in a postglacial environment (Kłuda catchment, West Pomerania, Poland), Questiones Geographicae, 19 (20), 57–71.

Mazurek M., 1999, Solute transport as an indicator of morphodynamic zonation in a postglacial environment, West Pomerania, Poland, Earth Surface Processes and Landforms, 24 (12), 1121–1134.

Mazurek M., 2000, Zmienność transportu materiału rozpuszczonego w zlewni Kłudy jako przejaw współczesnych procesów denudacji chemicznej (Pomorze Zachodnie), Seria Geografia, 62, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań.

Minasny B., McBratney A.B., 2002, FuzME version 3.0. Australian Centre for Precision Agriculture: The University of Sydney, Australia, http://sydney.edu.au/agriculture/pal/software/ fuzme.shtml (5.07.2014).

Odeh I.O.A., McBratney A.B., Chittleborough D.J., 1992, Soil pattern recognition with fuzzy c-means: Application to classification and soil-landform interrelationship, Soil Science Society of America Journal, 56, 505–516.

Piotrowska I., 1994, Użytkowanie ziemi i jego zmiany na terenie zlewni górnej Parsęty, [w:] A. Kostrzewski (red.), Zintegrowany Monitoring Środowiska Przyrodniczego. Stacja Bazowa Storkowo, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, 115–118.

Siepak J. (red.), 1992, Fizyczno-chemiczna analiza wód i gruntów, Zakład Graf. UAM, Poznań. Stach A., Kostrzewski A., Mazurek M., Michalska G.M., Zwoliński Z., 2003a, Spatial patterns of stream alimentation in lowland areas of NW Poland: A hydrochemical and geoststistical analysis, Journal of Hydrology and Hydromechanics, 51 (3), 221–240.

Stach A., Kostrzewski A., Mazurek M., Michalska G.M., Zwoliński Z., 2003b, Types of stream alimentation in lowland areas of NW Poland: A geostatistical analysis, [w:] L. Holko, P. Miklanek (red.), Interdisciplinary Approaches in Small Catchment Hydrology: Monitoring and Research. IHP-VI, Technical Documents in Hydrology, UNESCO, Paris, 67,  237–243.

Szpikowska G., Tylkowski J., 2006, Denudation balance of the upper Prsęta catchment in the years 2000–2004, Questiones Geographicae, Special Issue, 25, 75–82.

Szpikowski J., 2011, Stan geoekosystemów Polski w roku 2010 na podstawie badań Zintegrowanego Monitoringu Środowiska Przyrodniczego (z wykorzystaniem wybranych geoindykatorów), http://www.staff.amu.edu.pl/~zmsp/dok.html (5.07.2014).

Walling D.E., 1974, Solute variations in small catchment streams: Some comments, Transactions of the Institute of British Geographers, 64, 141–147.

Walling D.E., Webb B.W., 1975, Spatial variation of river water quality: A survey of the River Exe, Transactions of the Institute of British Geographers, 65, 155–172.

Walling D.E., Webb B.W., 1983, The dissolved loads of rivers a global overview: Dissolved Loads of Rivers and Surface Water Quantity/Quality Relationships, Proceedings of the Hamburg Symposium, August 1983, IAHS Publications, 141, 3–20.

Webb B.W., Walling D.E., 1983, Stream solute behavior in the River Exe basin, Devon, UK: Dissolved

Loads of Rivers and Surface Water Quantity/Quality Relationships, Proceedings of the Hamburg Symposium, August 1983, IAHS Publications, 141, 153–169.

Zwoliński Z., 1989, Geomorficzne dostosowywanie się koryta Parsęty do aktualnego reżimu rzecznego, Dokumentacja Geograficzna, 3–4, 1–144.

Czasopismo ukazuje się w sposób ciągły on-line

Pierwotną wersją czasopisma jest wersja elektroniczna publikowana w internecie